納米管、納米線、納米片等低維材料越來(lái)越受到人們的關(guān)注。在過(guò)去的十年中，利用低維片段組裝而成的三維多層次化材料引起了科學(xué)家們的極大興趣。這些材料是各種電化學(xué)應(yīng)用的理想材料，如電催化和儲(chǔ)能。層次化多孔結(jié)構(gòu)有利于催化過(guò)程中的傳質(zhì)和電解質(zhì)的傳輸，進(jìn)而提高催化效率。由低維結(jié)構(gòu)組裝而成的三維層次化多孔結(jié)構(gòu)既保留了低維結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，也從其多級(jí)結(jié)構(gòu)中衍生出了優(yōu)勢(shì)。然而，具有可控形態(tài)的層次化結(jié)構(gòu)材料的合成仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

近日，陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄭浩銓副教授與曹睿教授及其團(tuán)隊(duì)制備了一維納米顆粒組成二維納米片，進(jìn)一步組裝成三維納米花的多級(jí)結(jié)構(gòu)材料。同時(shí)研究表明鋅元素與鈷氧化物具有良好的摻雜性，所以在這種結(jié)構(gòu)中引入了第二種過(guò)渡金屬元素，形成鋅摻雜的氧化鈷納米花，應(yīng)用于高效催化析氧反應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)用水熱法合成的氫氧化物作為前驅(qū)體，制備了一種多層次結(jié)構(gòu)的鋅摻雜氧化鈷納米花。納米花是由二維納米片組裝成，而在單個(gè)納米片中，有大量尺寸約十納米的鋅摻雜氧化鈷納米顆粒。將層次化多孔鋅摻雜氧化鈷納米花作為堿性介質(zhì)中析氧反應(yīng)的電催化劑，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和催化活性（在10 mA cm-2時(shí)，過(guò)電勢(shì)293 mV），堪比于商業(yè)RuO2催化劑在堿性介質(zhì)中的電催化性能。研究結(jié)果表明，在三維層次化結(jié)構(gòu)的電催化劑有利于提高催化過(guò)程有效的傳質(zhì)過(guò)程；而且DFT理論計(jì)算表明在氧化鈷納米顆粒中均勻摻入非活性第二金屬鋅降低Band gap，從而增強(qiáng)電催化析氧反應(yīng)活性。該工作進(jìn)行了對(duì)析氧反應(yīng)活性與鈷基電催化劑中第二金屬摻入之間關(guān)系的研究。